Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời

Pin năng lượng mặt trời là thiết bị hoạt động khi hấp thụ ánh nắng, chuyển đổi quang năng thành điện năng. Sử dụng pin mặt trời sẽ giúp giảm thiểu sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng hóa thạch. Vậy nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời là gì? Cùng theo dõi bài viết dưới đây!

Nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời như thế nào?
Nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời như thế nào?

Cấu tạo tấm pin năng lượng mặt trời

Mỗi tấm pin năng lượng mặt trời sẽ có 6 thành phần chính và mỗi thành phần sẽ có chức năng riêng biệt.

Lớp tế bào quang điện

Lớp tế bào quang điện (Solar Cells) là thành phần chính có nhiệm vụ hấp thu ánh sáng mặt trời và chuyển đổi thành điện năng. Thông thường, các tế bào quang điện được làm từ silic một chất bán dẫn phổ biến hiện nay. Các tế bào tinh thể Silics này có thể là đơn tinh thể (Pin Mono) hoặc là  đa tinh thể (Pin Poly), tùy thuộc vào quy trình sản xuất của từng hãng pin mặt trời. 

Các đặc tính kỹ thuật chính là kích thước của pin năng lượng mặt trời, màu sắc, số lượng tế bào – Cells pin và hiệu suất chuyển đổi của pin năng lượng mặt trời. Hiện nay, các tế bào Cell pin mặt trời phổ biến nhất là các tế bào đa tinh thể Poly với hiệu suất chuyển hóa khoảng 17,6% có thể tạo ra một pin mặt trời 250W với 60 cells. Các tế bào Cells này được liên kết với nhau thông qua dây đồng mỏng được phủ một hợp kim thiếc.

Lớp tế bào quang điện là một trong những thành phần của pin năng lượng mặt trời
Lớp tế bào quang điện là một trong những thành phần của pin năng lượng mặt trời

Lớp kính cường lực trước của tấm pin

Lớp kính cường lực không chỉ giữ vai trò bảo vệ mà còn đảm bảo độ bền cho toàn bộ tấm pin năng lượng mặt trời. Độ dày thường là 3.3mm, nhưng có thể thay đổi khoảng từ 2mm đến 4mm tùy thuộc vào loại kính cường lực được nhà sản xuất pin lựa chọn. Pin năng lượng mặt trời càng tốt thì lớp kính này có khả năng hấp thụ ánh sáng tốt hơn và giảm thiểu hiện tượng phản xạ ánh sáng.

Tấm nền của pin

Tấm nền mặt sau của pin năng lượng mặt trời được tạo thành từ một chất liệu nhựa có khả năng chống thấm, cách điện và bảo vệ các tế bào PV khỏi ảnh hưởng của thời tiết và độ ẩm. 

Vật liệu đặc biệt này thường có màu trắng và có sẵn dưới dạng cuộn hoặc dạng tấm. Các loại pin từ các hãng khác nhau sẽ có sự khác biệt về độ dày, màu sắc và sử dụng các chất liệu cũng khác nhau nhằm tối ưu hóa khả năng che chắn hoặc cung cấp độ bền cơ học tốt hơn.

Tấm nền mặt sau của pin năng lượng mặt trời được thể hiện như trong hình
Tấm nền mặt sau của pin năng lượng mặt trời được thể hiện như trong hình

***Tìm hiểu thêm ưu và nhược điểm của năng lượng mặt trời

Vật liệu đóng gói 

Vật liệu đóng gói (lớp màng EVA là) một polymer đục mờ được đóng thành dạng cuộn. Lớp màng này có nhiệm vụ kết dính solar cell với lớp kính cường lực ở phía trên và tấm nền ở phía dưới. Ngoài ra, lớp màng EVA còn có khả năng hấp thụ và bảo vệ solar cell khỏi các yếu tố bên ngoài. Đặc biệt, vật liệu EVA có khả năng chịu đựng nhiệt độ khắc nghiệt và độ bền cực kỳ cao.

Khung tấm pin mặt trời

Thành phần cuối cùng của quá trình lắp ráp tấm pin mặt trời là khung. Nó thường được chế tạo từ nhôm để đảm bảo độ bền cho tấm pin. Tuy nhiên, trong một số trường hợp đặc biệt, cũng có sẵn các tấm pin mặt trời không khung hoặc giải pháp nhựa đặc biệt. Những giải pháp này thường liên quan đến việc sử dụng dung dịch hỗ trợ để dán ở phía sau, tích hợp với công nghệ kính thủy tinh.

Hộp đựng mối nối mạch điện

Chức năng của hộp đựng mối nối mạch điện đó là đưa các mối nối điện của mô đun pin ra bên ngoài. Hộp nối chứa các dây cáp kết nối các tấm trong một hệ thống. Khi lựa chọn hộp nối, điều quan trọng là bạn phải chú ý đến chất lượng của nhựa và độ bền của khớp nối.

***Tìm hiểu thêm bộ phận cấu tạo đèn năng lượng mặt trời hiện nay

Nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời

Pin năng lượng mặt trời (solar panel/pin quang điện) chuyển đổi năng lượng ánh sáng mặt trời thành điện năng thông qua hiệu ứng quang điện. 

Silicon là chất bán dẫn chủ yếu trong pin, được tạo thành từ nguyên tử cần 4 electron để có thể trung hòa điện tích nhưng lớp vỏ bên ngoài một nguyên tử silicon chỉ có một nửa số electron cần thiết nên nó sẽ bám chặt các nguyên tử khác để tìm cách trung hòa điện tích.

Để nâng cao khả năng dẫn điện của silicon, các nhà nghiên cứu đã áp dụng phương pháp “doping” tức là kết hợp silicon với các chất tạp khác. Trong quá trình này, silicon được pha trộn với các tạp chất khác để tạo ra nhiều electron tự do và lỗ trống.

Nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời ra sao?
Nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời ra sao?

Một silicon được chia thành hai phần, mỗi phần tương ứng sẽ được pha tạp với một loại vật liệu khác. Phần đầu tiên được kết hợp với phốt pho, có đủ 5 electron trong vỏ nên khi kết hợp với silicon, một electron sẽ bị dư thừa, tạo thành silicon loại N (điện cực N). Đối với silicon loại P (điện cực P), các nhà nghiên cứu đã kết hợp silicon với boron, chỉ cần 3 electron để trung hòa điện tích sẽ tạo ra lỗ trống cần được lấp đầy bởi electron.

Khi chất bán dẫn silicon tiếp xúc với năng lượng, các electron tự do tại điện cực N sẽ di chuyển để lấp đầy lỗ trống tại điện cực P. Quá trình này tạo ra điện trường từ sự tương tác của electron giữa 2 điện cực, biến tế bào năng lượng mặt trời thành 1 diode. Điều này cho phép electron di chuyển từ điện cực P sang điện cực N, nhưng không được phép di chuyển ngược lại.

Để kích hoạt quá trình này cần ánh sáng mặt trời tiếp xúc với các tế bào silicon. Ánh sáng mặt trời gồm các photon nhỏ có thể tiếp xúc với các tế bào năng lượng mặt trời và nới lỏng liên kết của các electron ở điện cực N. Sự di chuyển của electron tự do từ điện cực N đến điện cực P sẽ tạo ra dòng điện.

Khi đã tạo ra điện trường, lúc này chúng ta chỉ cần thu thập và chuyển nó thành dòng điện có thể sử dụng. Điều này được thực hiện thông qua việc sử dụng một bộ biến tần kết nối với các tế bào năng lượng mặt trời, biến đổi dòng điện từ một chiều (DC) thành dòng điện xoay chiều (AC). Dòng điện xoay chiều là loại dòng điện mà chúng ta đang sử dụng rộng rãi ở khắp mọi nơi.’

***Tìm hiểu thêm tuổi thọ của đèn năng lượng mặt trời

Như vậy, thông tin bài viết trên đã giúp bạn hiểu rõ về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời rồi phải không. Nếu có thắc mắc cần giải đáp về nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời hoặc tư vấn về sản phẩm đèn năng lượng mặt trời Solar Light bạn có thể liên hệ với Công Ty TNHH TM-DV Công Nghệ Sài Gòn, liên hệ ngay đến hotline 0932 940 9990902 445 006 để được hỗ trợ nhanh chóng nhé.

Công Ty TNHH TM-DV Công Nghệ Sài Gòn

  • Địa chỉ: 211/11 Tân Quý, Phường Tân Quý, Quận Tân Phú, TP. Hồ Chí Min.
  • CHI NHÁNH BÀ RỊA: 37 NGUYỄN TRÃI TP.BÀ RỊA – BR – VŨNG TÀU
  • Email: info@cameracongnghesaigon.com
  • Hotline: 0932 940 999
  • Công Nghệ Năng Lượng Mặt Trời

    Hoàng Quốc Bảo Solar chuyên cung cấp đèn năng lượng mặt trời chính hãng, giá tốt, bảo hành 24 tháng.